گرم کردن آب با کمک انرژی خورشید و مواد بازیافتی

باسمه تعالی

منابع طبیعی موجود دنیا محدود هستند و روند بیرویه و غیر معقول مصرف آنها و سبک زندگی مصرفی قابل ادامه نیست. این مطلب به تدریج برای همه دنیا در حال روشن شدن است و متفکران و مبتکران زیادی در دنیا هستند که در حال کار بر روی این موضوع هستند که چگونه امکانات اولیه رفاهی زندگی را با کمترین هزینه برای افراد کم‌درآمدتر جامعه میشود فراهم کرد. یکی از این مسائل گرم کردن آب در خانه است که هزینه آن با روشهای معمول استفاده از سوخت فسیلی و یا برق بالا است. وجود آب گرم در خانه کمک مهمی در استحمام و بهداشت و سلامت افراد و علی‌الخصوص کودکان میکند. بنابراین طراحان زیادی سعی کرده اند که آبگرم‌کن خورشیدی طراحی کنند که با کمترین هزینه بتواند این مشکل را حل کند.

یکی از ژستهای شبه روشنفکری علی‌الخصوص در ایران این است که هرگاه به مشکلی برخورد میکنند، حل آن مشکل را وظیفه دولت و راه حل آن را سرمایه گذاری بیشتر و اختصاص منابع بیشتر برای حل آن میدانند. در حالی که اولا منابع مالی و امکانات هر دولتی محدود است و توان اختصاص سرمایه به همه نیازها معمولا وجود ندارد. دوما راه حل همه مسائل پول نیست. در مواردی که مشکلات ناشی از عادت کردن غلط مردم به زندگی مصرفی و اتلاف منابع طبیعی است، راه حل تغییر عادت مردم است و نه صرف هزینه های بیشتر. چون صرف هزینه برای عرضه بیشتر منابع، در نهایت به شدت گرفتن عادتهای غلط و مصرفی تر شدن آنها منجر میشود و مشکلی حل نمیشود.

یکی از روشهایی که برای گرم کردن آب، بدون استفاده از سوخت فسیلی و یا برق، استفاده میشود استفاده از انرژی خورشیدی و به کمک یک پدیده طبیعی به نام Thermosiphon است. روش کلی، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده به این صورت است که وقتی آب در قسمتی که انرژی را جذب میکند گرم شده، منبسط میشود و به طرف بالا فشار آورده و جریانی را ایجاد میکند. بنابراین آب گرم شده به داخل مخزنی که بالای بخش جذب انرژی قرار دارد میریزد و از طرف دیگر مخزن آبی که سردتر است از پائین لوله ها جایگزین آب گرمی که خارج شده میشود. در این شکل آب گرمتر با رنگ قرمز و آب سردتر با آبی مشخص شده است. این جریان مداوم آب تا وقتی که خورشید بر بخش دریافت کننده انرژی میتابد، بطور دائم و بدون هیچ وسیله دیگری جاری خواهد بود.

روشهایی زیادی را برای طراحی بخش جمع کننده انرژی خورشید میشود بکار برد. در بعضی از این روشها با بکارگیری مواد گرانتر میشود بازدهی سیستم را چند درصد افزایش داد. اما روشهای زیادی هم وجود دارند که در حین اینکه در آن فقط از مواد بازیافتی استفاده شده است و با هزینه بسیار کمی میشود آنرا ساخت، بازدهی قابل قبولی دارند. روشی که در ذیل درباره آن بحث خواهم کرد در مناطق فقیر نشین آمریکای جنوبی بکار برده شده است. مرحله ساخت این آبگرم‌کن به این صورت است که یک آرایه از لوله های PVC به شکل چرتکه درست میکنند و آنرا رنگ سیاه میزنند تا بیشتر انرژی را جذب کند.

بعد ته تعدادی بطری بازیافتی آب  را بریده و آنها را پشت سر هم روی لوله ها قرار میدهند. این بطریها به منزله عدسی هستند و انرژی خورشید را گرفته و روی مرکز خود که لوله قرار دارد، متمرکز میکنند.

بعد تعدادی قوطی آلومینیومی نوشابه را از وسط به دو نیم میکنند و پشت این بطریهای آب قرار میدهند تا نوری که از بطری رد میشود و به آنها برخورد میکنند را دوباره روی لوله ها برگردانند.

مجموعه ساخته شده را با کمی زوایه در معرض خورشید قرار میدهند و پایین و بالای لوله‌ها را به مخزنی که در بالای آن قرار میدهند وصل میکنند. با تابش خورشید آب داخل لوله‌ها گرم شده و به طرف مخزن جریان مییابد و آب سرد از پایین لوله‌ها جایگزین میشود. حجم آب مخزن میتواند حدودا یک لیتر به ازای هر بطری بکار رفته روی لوله‌ها باشد. مثلا اگر ۲۰۰ بطری در این طرح استفاده شده باشد، این آبگرم‌کن میتواند آب مخزنی به حجم ۲۰۰ لیتر را گرم کند. بسته به شدت تابش خورشید این سیستم باید بتواند آب را ۲۰ تا ۲۵ درجه سانتیگراد گرمتر کند که برای استحمام کافی است. مخزن آب اگر درست عایق بندی شود، میتواند گرمای آب را در طول شب تا حدودی حفظ کند.

میشود برای مخزن آب طرح فوق فلوتر نصب کرد تا بطور اتوماتیک حجم آب داخل آن ثابت باشد، اما ایراد این کار این است که علی الخصوص در شب دمای آب، بخاطر ورود آب سرد به مجموعه، سریعا کم میشود. اگر پر کردن آب مخزن دستی انجام شود، میشود گرمای آب را بهتر حفظ کرد.

طرحهای بسیار دیگری نیز وجود دارند که در آنها از یک پمپ کوچک برای به گردش درآوردن آب و یا مواد اولیه گرانتر استفاده میشود. اما مزیت طرح فوق این است که اکثر مواد اولیه لازم را میشود از مواد بازیافت شده و بیقیمت تهیه کرد.